Cuando tu mente divaga, la red neuronal «por defecto» de tu cerebro está activa. Su descubrimiento hace 20 años inspiró una serie de investigaciones sobre las redes de regiones cerebrales y cómo interactúan entre sí.

Un artículo de Nora Bradford. Historia original reimpresa con permiso de Quanta Magazine, una publicación editorialmente independiente respaldada por la Fundación Simons.

Siempre que realizas activamente una tarea (por ejemplo, levantar pesas en el gimnasio o realizar un examen difícil), las partes del cerebro necesarias para llevarla a cabo se vuelven «activas» cuando las neuronas aumentan su actividad eléctrica. Pero, ¿tu cerebro está activo incluso cuando estás distraído en el sofá?

La respuesta, según han descubierto los investigadores, es sí. Durante las últimas dos décadas han definido lo que se conoce como red neuronal por defecto, una colección de áreas del cerebro aparentemente no relacionadas que se activan cuando no estás haciendo nada. Su descubrimiento ha ofrecido información sobre cómo funciona el cerebro independientemente de tareas bien definidas y también ha impulsado investigaciones sobre el papel de las redes cerebrales (no sólo de las regiones cerebrales) en la gestión de nuestra experiencia interna.

A finales del siglo XX los neurocientíficos comenzaron a utilizar nuevas técnicas para tomar imágenes del cerebro de las personas mientras realizaban tareas en escáneres. Como era de esperar, la actividad en ciertas áreas del cerebro aumentaba durante las tareas y, para sorpresa de los investigadores, la actividad en otras áreas del cerebro disminuía simultáneamente. A los neurocientíficos les llamó la atención el hecho de que durante una amplia variedad de tareas las mismas áreas del cerebro redujeran constantemente su actividad.

Era como si estas áreas hubieran estado activas cuando la persona no estaba haciendo nada y luego se apagaran cuando la mente tenía que concentrarse en algo externo.

Los investigadores llamaron a estas áreas “tarea negativas”. Cuando se identificaron por primera vez, Marcus Raichle, neurólogo de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis, sospechaba que estas áreas tarea negativas desempeñan un papel importante en la mente en reposo. «Esto planteó la pregunta de ‘¿Cuál es la actividad cerebral de base?'», recuerda Raichle. En un experimento, pidió a personas sometidas a escáneres que cerraran los ojos y simplemente dejaran vagar sus mentes mientras él medía su actividad cerebral.

Descubrió que durante el descanso, cuando nos volvemos mentalmente hacia adentro, las áreas tarea negativas utilizan más energía que el resto del cerebro. En un artículo de 2001, denominó esta actividad como «un modo predeterminado de función cerebral«. Dos años más tarde, después de generar datos de mayor resolución, un equipo de la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford descubrió que esta actividad tarea negativa define una red coherente de regiones cerebrales que interactúan, a la que llamaron red neuronal por defecto.

El descubrimiento de la red neuronal por defecto despertó la curiosidad entre los neurocientíficos sobre lo que hace el cerebro en ausencia de una tarea centrada en el exterior. Aunque algunos investigadores creían que la función principal de la red era generar nuestra experiencia de divagar o soñar despierto, había muchas otras conjeturas. Tal vez controlaba corrientes de consciencia o activaba recuerdos de experiencias pasadas. Y la disfunción en la red neuronal por defecto se planteó como una característica potencial de casi todos los trastornos psiquiátricos y neurológicos, incluidas la depresión, la esquizofrenia y la enfermedad de Alzheimer.

Desde entonces, una avalancha de investigaciones sobre la red por defecto ha complicado esa comprensión inicial. «Ha sido muy interesante ver los tipos de diferentes tareas y paradigmas que involucran la red por defecto en los últimos 20 años», comenta Lucina Uddin, neurocientífica de la Universidad de California en Los Ángeles.

La red por defecto fue una de las primeras redes cerebrales caracterizadas por la ciencia. Consiste en un puñado de regiones cerebrales, incluidas algunas en la parte frontal del cerebro, como las cortezas prefrontal medial dorsal y ventral, y otras dispersas por todo el órgano, como la corteza cingulada posterior, el precúneo y el giro angular. Estas regiones están asociadas con la memoria, la repetición de experiencias, la predicción, la consideración de acciones, la recompensa/castigo y la integración de información. (El resaltado de color en la siguiente figura indica algunas de las áreas externas del cerebro que se vuelven más activas cuando se activa la red por defecto).

Desde su descubrimiento, los neurocientíficos han identificado groseramente un puñado de redes distintas adicionales que activan áreas aparentemente dispares del cerebro. Estas áreas activadas no actúan de forma independiente, sino que se armonizan en sincronía entre sí. «No se puede pensar en una orquesta sinfónica solo con los violines o los oboes», explica Raichle. De manera similar, en una red cerebral las partes individuales interactúan para provocar efectos que solo pueden producir juntas.

Según la investigación, los efectos de la red neuronal por defecto incluyen divagar, recordar experiencias pasadas, pensar en los estados mentales de los demás, visualizar el futuro y procesar el lenguaje. Si bien esto puede parecer un conjunto de aspectos no relacionados de la cognición, Vinod Menon, director del Laboratorio de Neurociencia Cognitiva y Sistémica de Stanford, hace poco lanzó la hipótesis de que todas estas funciones podrían ser útiles para construir una narrativa interna. En su opinión, la red neuronal por defecto te ayuda a pensar en quién eres en relación con los demás, recordar tus experiencias pasadas y luego resumir todo eso en una autonarrativa coherente.

La red por defecto es claramente para algo complicado; está involucrada en muchos procesos diferentes que no se pueden describir claramente. «Es un poco tonto pensar que alguna vez vamos a decir: ‘Esta región o red cerebral hace una cosa'», afirma Uddin. «No creo que sea así como funciona».

Uddin comenzó a investigar la red neuronal por defecto porque estaba interesada en el autorreconocimiento, y muchas tareas de autorreconocimiento, como identificar tu propia cara o voz, parecían estar asociadas con la red. En los últimos años, ha centrado su atención en las interacciones entre redes cerebrales. Así como diferentes áreas del cerebro interactúan entre sí para formar redes, diferentes redes interactúan entre sí de manera significativa, explica Uddin. «Las interacciones de redes son más esclarecedoras en cierto modo que simplemente estudiar una red aislada, porque trabajan juntas y luego se separan y entonces cambian con el tiempo lo que hacen».

Está particularmente interesada en cómo interactúa la red neuronal por defecto con la red de prominencia, lo que parece ayudarnos a identificar la información más relevante en un momento dado. Su trabajo sugiere que la red de prominencia detecta cuándo es importante prestar atención a algo y luego actúa como un interruptor de apagado para la red neuronal por defecto.

Los investigadores también han estado examinando si los trastornos de salud mental como la depresión podrían estar relacionados con problemas con la red neuronal por defecto. Hasta ahora, los hallazgos no han sido concluyentes. En personas con depresión, por ejemplo, algunos investigadores han descubierto que los nodos de la red están demasiado conectados, mientras que otros han descubierto lo contrario: que los nodos no se conectan. Y en algunos estudios, la red neuronal por defecto en sí no es anormal, pero sí sus interacciones con otras redes. Estos hallazgos pueden parecer incompatibles, pero se alinean con hallazgos recientes de que la depresión es quizás un grupo de trastornos diferentes que se presentan con síntomas similares.

Mientras tanto, Menon ha desarrollado lo que él llama la teoría de la triple red. Postula que las interacciones anormales entre la red neuronal por defecto, la red de prominencia y una tercera llamada red frontoparietal podrían contribuir a trastornos de salud mental como esquizofrenia, depresión, ansiedad, demencia y autismo. Normalmente, la actividad de la red neuronal por defecto disminuye cuando alguien presta atención a un estímulo externo, mientras que la actividad en las otras dos redes aumenta. Menon sospecha que este tira y afloja entre redes puede no funcionar de la misma manera en personas con trastornos psiquiátricos o del desarrollo.

Deanna Barch, que estudia neurobiología de las enfermedades mentales en la Universidad de Washington en St. Louis, está intrigada por la teoría de la triple red. Investigar cómo las redes están conectadas de manera diferente en personas con trastornos de salud mental puede ayudar a los investigadores a encontrar mecanismos subyacentes y desarrollar tratamientos, explica. Sin embargo, no cree que las interacciones de redes por sí solas expliquen completamente las enfermedades mentales. «Creo que entender las diferencias de conectividad es un punto de partida», afirma Barch. «No es un punto final».

La comprensión actual de la red neuronal por defecto seguramente tampoco es su punto final. Desde su descubrimiento, ha empujado a los neurocientíficos a pensar más allá de las responsabilidades de regiones individuales del cerebro hacia los efectos de las interacciones entre redes cerebrales. Y ha llevado a muchas personas a apreciar las actividades de la mente enfocadas al interior: que incluso cuando estamos soñando despiertos o reposando, nuestro cerebro está trabajando arduamente para que esto suceda.

El artículo original, What Your Brain Is Doing When You’re Not Doing Anything, se publicó el 5 de febrero de 2024 en Quanta Magazine.

Traducido por César Tomé López